操作步骤详细篇
软件安装一定要正确,后续检查好各方面参数设置后,仍出现无法解决的问题时,有可能是软件安装不正确。软件安装严格按照破解说明进行。 1 滑坡剖面图导入geostudio
方法一:CAD中剖面图保留地形线、滑动面、最好保留175m时初始地下水位线,方便geostudio中画出时控制水力坡度角大小、坐标轴等信息,打印为bmp格式。Geostudio在full license状态下新建seep,通过sketch pictures 按钮insert保存的bmp格式剖面图。用scale按钮选择已知坐标的横纵坐标上两点,调整geostudio中剖面坐标,apply后完成坐标校正。Sketch polylines描绘剖面图中滑体、滑带、滑动面及滑床分隔线,sketch axes 完成坐标轴绘制,sketch text插入文字,其中字体大小调整通过view preferences and fonts完成。完成上述操作后,应用modify objects 按钮delete原bmp格式剖面图,即完成了CAD剖面图导入geostudio工作。
方法二:将CAD格式的剖面图只保留地表线和滑动面(亦最好保留175m时初始地下水位线),并进行闭合操作,闭合操作为:输入pe命令—enter—选择要闭合的图形—出现下图所示的命令,点击C即可。要确保图形已经闭合,否则后续无法进行导入,将鼠标放在图形上,若为一整体即表示已经闭合。将剖面图以坐标轴交叉点为基点,移动到CAD页面上对应点(使用move命令),CAD另存为dxf格式, 在geostudio中点击file- import regions进行导入, 导入后点击region绘制边界区域。
2 175-159m工况中滑体水力学参数、边界条件、初始地下水位的设置及浸润线分布特征,渗流分析结果耦合入slope计算稳定性结果
选择draw regions按钮按照Sketch polylines 绘制好的分隔线生成闭合的有限元区域。对不同的滑体、滑带及滑床区域定义相应的材料属性,从keyin下拉菜单中选择material properties,弹出如下对话框1:
图1滑体水力学参数的定义
Add new 滑体material model选择saturated/unsaturated,采用GeoStudio软件对滑坡进行渗流场模拟,当坡体材料处于非饱和状态时,视滑坡体渗透系数和体积含水量为坡体孔隙水压力的函数,采用Van Genuchten经验曲线和饱和状态时的参数来确定各计算参数。首先设置体积含水量的设置如下图2及图3,渗透系数的设置如下图4及图5,设置具体参数时,点击的是estimate选项。饱和体积含水量设置好后,设置饱和渗透系数,饱和渗透系数需调用饱和体积含水量的数据,具体见图5。材料属性定义完全后,给相应有限元区域赋予材料,材料赋值过后,一定要显示颜色变化。并选择draw mesh properties选项对有限元区域进行网格剖分。网格剖分的原则为剖分不可过密或过疏,全图显示时能够清晰地看到网格形状。网格剖分示例见图6。
图3饱和体积含水量的设置
图2 体积含水量随孔隙水压力的变化
图4渗透系数随孔隙水压力的变化
图5饱和渗透系数的设置
图6 网格剖分
按照工况设置边界条件,模型边界条件为:滑坡体前缘的水头边界根据库水位确定,坡体表面为降雨入渗边界,基岩面为隔水零流量边界,后缘稳定地下水位处为定水头边界。利用draw boundary condition选项,点击keyin按钮设置边界条件参数。
我们首先计算175-159m的渗流场,工况1的边界条件如下图7,8。边界条件的输入值参照群上传的175-159m库水边界条件,直接复制粘贴到此位置。设置好后一定注意调用。此时,模型的边界条件为175m-159m为变水头边界,159m以下为159m定水头边界,设置情况如图9。工况1边界条件设置情况,以三舟溪滑坡为例,见图10。
图7175-159库水位变水头设置
图8 175-159库水位变水头设置具体值
图9159m定水头设置 175m171m167m163m159m 图10三舟溪滑坡工况1边界条件设置情况
后续在相应位置assign边界条件,注意一定为相应高程处。如果相应高程不能对应,可通过draw points按钮在175m、159m等处添加。然后继续添加边界条件。
单位设置可通过set units and scale 完成,见图11,时间单位一般选择days。
图10 单位的设置
初始地下水位的添加,首先keyin analyses中,选择water table选项,见图11。
图11初始地下水位的添加设置
按照工况1,时间步为123days,设置见图12。一定要设置时间步,否则无法计算完全。
图12时间步的设置
初始地下水位首先是175m出水点,大致平行于地形线,形状一般呈凸形,同时参考统计的水力坡度角大小。
上述参数均设置好后,可通过verify进行模型检查,若无错误,点击solve按钮start求解,求解过程需收敛,convergence tolerance 为0.1,查看方式为solve求解过程,不要勾选close solve after each analysis选项,计算完成后点击graph,查看是否收敛,见图13、14,否则调整水力学参数或边界条件。同时,计算过程中若水位超出地面线,在draw boundary condition选项,点击keyin按钮设置边界条件参数时,勾选Potential seepage face review 选项,超出地面的水沿地表径流;若水位未超出地面线,不要勾选此选项,见图15。
图13计算求解
图14查看是否收敛
图15potential seepage face review
上述计算完成后,结果查看时,在contour状态下draw isolines利用ctrl键可显示不同天地下水浸润线,见图16,draw vectors可显示地下水流向,graph可设置显示一竖剖面的水头或孔隙水压力随时间的变化曲线及数据。。
图16 地下水浸润线显示方法
以三舟溪滑坡为例,选择第0、31、61、92、123天,可显示175、171、167、163、159m时地下水浸润线分布,如下图17、18所示。此过程中,浸润线分布应合理,随着库水位降,浸润线下降,否则调整计算。上述渗流分析到此完成。
250240230220210250公路240230220210Elevation2001901801701601501401300100STK-2STK1WZ03200190175m180171m167m163m159m170160150140200300130400Distance
图16 三舟溪滑坡浸润线分布特征
WZ03175m171m167m163m159m图17三舟溪滑坡前缘浸润线分布特征
keyin analyses状态下,上述渗流分析的条件下,add slope analysis limit equilibrium,其中parent选项为要耦合的渗流分析结果,analysis type is Morgenstern-price,PWP Conditions from parent analysis,time is all.见图18。滑动面slip surface option最好根据勘察报告确定,选择fully specified,见图19。若无资料,也可通过entry and exit 搜索最危险滑面(少用)。
图18 渗流分析与稳定性分析耦合设置
图19滑动面的设置
稳定性slope中定义材料属性,在keyin下拉菜单中选择material properties 选项,在弹出的对话框中点击add添加材料如下图16:
图20 抗剪强度参数的设置
其中,material model chooses Mohr-Coulomb ,物理力学参数选择天然值,为天然重度、天然粘聚力、天然内摩擦角。然后给相应区域赋值。选择draw fully-specified slip surface按钮绘制滑动面,verify命令校验模型,solve计算求解,contour计算结果如下图21,contour状态下draw slip surfaces 得到稳定性系数随时间变化的变化规律,见图22、23,copy data按钮在excel对应得到稳定性系数随库水位高程的变化规律,并绘制想要得到的曲线。
250240230220210250公路1.110240230220210Elevation2001901801701601501401300100STK-2STK1WZ03200190175m171m167m180163m159m170160150140200300130400Distance
图21滑体稳定性图
图22 稳定性系数随时间变化规律选择按钮
图23 稳定性系数随时间变化规律
175-159m工况2中库水位设置和上述一致,库水联合降雨中,这里只阐述降雨工况,降雨边界条件数值参照群文件中175-159m降雨值,设置情况见图24、25、26,注意标红部分。
图24耦合设置分析
图25降雨边界条件设置
图25降雨边界条件
其余分析计算与上述一致。
3 159-145m工况中边界条件的设置
其次计算159-145m的渗流场,以159-145m工况2中库水0.6m/d速率下降联合降雨为例,边界条件设置情况为159m高程往上为降雨流量边界,159-145为库水位变水头边界,145m高程往下为145m定水头边界。库水位变动以库水从滑坡前缘159m以0.6m/d下降,如下图26、27。降雨流量边界,降雨强度按照暴雨强度重现期为50年一遇标准考虑。根据万州区多年降雨量统计和降雨强度重现期分析,4-6月期间,连续3天50年一遇降雨强度值一般在150mm左右。按照3天平均分配,为降雨入渗计算提供初始条件,预测过程降雨设置在库水位155m-152m范围内,设置如图28。后续在相应位置assign边界条件。159m初始地下水位线继承175-159m工况2降雨联合降雨最后时间的地下水位线,time选择175-159m库水联合降雨工况last。
图26 0.6m/d库水边界条件
图27 0.6m/d库水边界条件设置
降雨流量边界设置见图28、29
图28 0.6m/d降雨边界条件
图29 0.6m/d降雨边界条件设置
其余情况与上述一致,渗流计算及稳定性计算结果以定性分析结果为准,不断调参的过程为必须过程。